版53A课标版物理专题十六 机械振动与机械波试题部分.docx

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版53A课标版物理专题十六机械振动与机械波试题部分

专题十六　机械振动与机械波

探考情悟真题

【考情探究】

考点

考向

5年考情

预测热度

考题示例

学业水平

关联考点

素养要素

解法

机械振动

简谐运动

2019课标Ⅱ,34

（1）,5分

3

x-t图像

运动与相互作用观念

图像法

★★★

2017课标Ⅰ,34

（1）,5分

4

运动与相互作用观念

图像法

2018天津理综,8,6分

4

运动与相互作用观念

2019江苏单科,13B

（1）

2

机械能

运动与相互作用观念

机械波

机械波

2019课标Ⅰ,34

（1）,5分

4

速度、加速度

运动与相互作用观念

★★★

2018课标Ⅰ,34

（2）,10分

4

运动与相互作用观念

2018课标Ⅱ,34

（1）,5分

3

科学推理

2018课标Ⅲ,34

（1）,5分

4

运动与相互作用观念

2017课标Ⅲ,34

（1）,5分

3

科学推理

2016课标Ⅱ,34

（2）,10分

4

科学推理

2016课标Ⅲ,34

（1）,5分

4

运动与相互作用观念

2015课标Ⅰ,34

（2）,10分

4

运动与相互作用观念

2019北京理综,13,6分

3

速度、加速度

模型建构

2019天津理综,7,6分

3

运动与相互作用观念

分析解读　　在新课标省区的高考中,对该部分知识点的考查不会面面俱到,以中等难度的题目为主。

对简谐运动的考查相对较少,主要考查振动图像和波动图像以及波的传播规律等,考查的题型在不同省、市略有差别。

本专题综合运用运动学、动力学和能的转化等方面的知识,讨论机械振动和机械波的特点和规律,以及它们之间的联系和区别。

熟练掌握振动的周期、能量、波速、波长与频率的关系及机械波的干涉、衍射等知识对后面电磁振荡及电磁波的干涉、衍射等内容的复习具有较大的帮助。

【真题探秘】

破考点练考向

【考点集训】

考点一　机械振动

1.[2020届河南中原大联考,34

（1）]（多选）如图所示,弹簧振子在BC间振动,O为平衡位置,BO=OC=5cm。

若振子从B到C的运动时间是1s,则下列说法中正确的是（　　）

A.振子从B经O到C完成一次全振动

B.振动周期是2s,振幅是5cm

C.经过两次全振动,振子通过的路程是20cm

D.从B开始经过3s,振子通过的路程是30cm

E.振子从B到O的时间与从O到C的时间相等

答案　BDE

2.（2019陕西二检,15）（多选）下列关于机械振动的有关说法正确的是（　　）

A.简谐运动的回复力是按效果命名的力

B.振动图像描述的是振动质点的轨迹

C.受迫振动的频率等于驱动力的频率

D.当驱动力的频率等于受迫振动系统的固有频率时,振幅最大

E.机械振动的振动能量对外传播时不需要依赖介质

答案　ACD

3.[2019四川攀枝花二模,34

（2）]弹簧振子以O点为平衡位置,在B、C两点间做简谐运动,在t=0时刻,振子从O、B间的P点以速度v向B点运动;在t=0.2s时刻,振子速度第一次变为-v;在t=0.5s时刻,振子速度第二次变为-v。

①求弹簧振子的振动周期T;

②若B、C之间的距离为25cm,求振子在4s内通过的路程;

③若B、C之间的距离为25cm,从平衡位置开始计时,写出弹簧振子的位移表达式,并画出弹簧振子的振动图像。

答案　①1s　②200cm　

③根据x=Asinωt,A=12.5cm,ω=

=2πrad/s

得x=12.5sin2πt（cm）

振动图像如图所示。

考点二　机械波

1.[2019江西红色七校二模,34

（1）]（多选）一列简谐横波在介质中沿x轴负方向传播,t=0时刻的波形如图所示,此时刻质点P的位移为5cm,质点Q位于x=4m处。

从t=0时刻开始计时,当t=16.5s时质点Q刚好第3次到达波峰。

下列说法正确的是（　　）

A.该波的振动周期为4s

B.该波的传播速度为

m/s

C.t=3s时质点P沿y轴负方向运动

D.0~30s内质点Q通过的路程为2m

E.0~3s内质点P通过的路程为10cm

答案　BCD

2.（多选）图（a）为一列简谐横波在t=0时刻的波形图,P是平衡位置在x=1m处的质点,Q是平衡位置在x=4m处的质点;图（b）为质点Q的振动图像,下列说法正确的是（　　）

A.波向左传播

B.波速为40m/s

C.t=0.1s时,质点P向y轴正方向运动

D.从t=0到t=0.05s,质点P运动的路程为20cm

E.从t=0到t=0.25s,质点Q运动的路程为50cm

答案　BCE

3.（多选）图甲是一列简谐横波传播到x=5m的M点时的波形图,图乙是质点N（x=3m）从此时刻开始计时的振动图像,Q是位于x=10m处的质点,下列说法正确的是（　　）

A.这列波的波长是5m

B.这列波的传播速度是1m/s

C.当Q点开始振动时,M点位于波谷

D.质点Q在6s时,第一次到达波峰

E.这列简谐波由M点传播到Q点需要5s

答案　BCE

炼技法提能力

【方法集训】

方法1　判断波的传播方向和质点的振动方向的方法

1.（多选）如图甲所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,P是参与波动的、离原点x1=2m处的质点,Q是参与波动的、离原点x2=4m处的质点。

图乙是参与波动的某一质点的振动图像（所有参与波动的质点计时起点相同）。

由图可知（　　）

A.从t=0到t=6s,质点P通过的路程为0.6m

B.从t=0到t=6s,质点Q通过的路程为12m

C.这列波的传播速度为v=2m/s

D.从t=0起,P质点比Q质点先到达波峰

E.乙图可能是甲图中质点Q的振动图像

答案　ACE

2.（多选）如图甲所示,沿波的传播方向上有间距均为0.1m的六个质点a、b、c、d、e、f,均静止在各自的平衡位置,t=0时刻振源a从平衡位置开始沿y轴正方向做简谐运动,其运动图像如图乙所示,形成的简谐横波以0.1m/s的速度水平向右传播,则下列说法正确的是（　　）

A.这列波的周期为4s

B.0~4s时间内质点b运动路程为6cm

C.4~5s时间内质点c的加速度在减小

D.6s时质点e的振动方向沿y轴正方向

E.质点d起振后的运动方向始终与质点b的运动方向相反

答案　ABE

方法2　利用波传播的周期性、双向性解题

1.[2018河南八市第一次测评,17

（1）]（多选）如图甲所示为一列简谐横波在t=0.20s时刻的波形图,在波传播路径上有P、Q、R三个质点,它们的平衡位置分别在x1=1.2m、x2=2.5m和x3=4m处,图乙为质点R的振动图像,则（　　）

A.此简谐横波沿x轴正向传播

B.从图甲所示时刻,再经过0.10s质点R传到x=8m处

C.质点Q从图甲所示时刻开始,第一次回到平衡位置所用的时间为0.0625s

D.质点P比质点Q早0.3s回到平衡位置

E.从图甲所示时刻,再经过0.08s,x=3.2m处的质点刚好回到平衡位置

答案　ACE

2.[2019河南平顶山一模,34

（2）]如图所示为一列简谐横波沿x轴传播在t=0（实线）和t=0.5s（虚线）时刻的波形图。

（ⅰ）若t=0时刻,x=2.5m处质点正沿y轴负方向振动,求该质点第一次回到t=0时刻的位置所经过的最长时间。

（ⅱ）若波动的周期满足T≤0.5s≤2T,则在1s内波传播的距离为多少?

答案　（ⅰ）

s　（ⅱ）10m（波沿x轴正向传播）或14m（波沿x轴负向传播）

【5年高考】

A组　基础题组

1.[2019课标Ⅱ,34

（1）,5分]

如图,长为l的细绳下方悬挂一小球a,绳的另一端固定在天花板上O点处,在O点正下方

l的O'处有一固定细铁钉。

将小球向右拉开,使细绳与竖直方向成一小角度（约为2°）后由静止释放,并从释放时开始计时。

当小球a摆至最低位置时,细绳会受到铁钉的阻挡。

设小球相对于其平衡位置的水平位移为x,向右为正。

下列图像中,能描述小球在开始一个周期内的x-t关系的是（　　）

答案　A

2.[2019江苏单科,13B

（1）]（多选）一单摆做简谐运动,在偏角增大的过程中,摆球的（　　）

A.位移增大B.速度增大

C.回复力增大D.机械能增大

答案　AC

3.（2019北京理综,13,6分）一列简谐横波某时刻的波形如图所示,比较介质中的三个质点a、b、c,则（　　）

A.此刻a的加速度最小

B.此刻b的速度最小

C.若波沿x轴正方向传播,此刻b向y轴正方向运动

D.若波沿x轴负方向传播,a比c先回到平衡位置

答案　C

4.[2018课标Ⅲ,34

（1）,5分]（多选）一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0和t=0.20s时的波形分别如图中实线和虚线所示。

已知该波的周期T>0.20s。

下列说法正确的是（　　）

A.波速为0.40m/s

B.波长为0.08m

C.x=0.08m的质点在t=0.70s时位于波谷

D.x=0.08m的质点在t=0.12s时位于波谷

E.若此波传入另一介质中其波速变为0.80m/s,则它在该介质中的波长为0.32m

答案　ACE

5.[2016课标Ⅰ,34

（1）,5分]（多选）某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8m/s的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近。

该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s。

下列说法正确的是（　　）

A.水面波是一种机械波

B.该水面波的频率为6Hz

C.该水面波的波长为3m

D.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时能量不会传递出去

E.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时振动的质点并不随波迁移

答案　ACE

6.[2017课标Ⅰ,34

（1）,5分]如图（a）,在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1（0,4）和S2（0,-2）。

两波源的振动图线分别如图（b）和图（c）所示。

两列波的波速均为1.00m/s。

两列波从波源传播到点A（8,-2）的路程差为　　　　m,两列波引起的点B（4,1）处质点的振动相互　　　　（填“加强”或“减弱”）,点C（0,0.5）处质点的振动相互　　　（填“加强”或“减弱”）。

答案　2　减弱　加强

7.[2015课标Ⅰ,34

（2）,10分]甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播,波速均为v=25cm/s。

两列波在t=0时的波形曲线如图所示。

求

（ⅰ）t=0时,介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标;

（ⅱ）从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16cm的质点的时间。

答案　（ⅰ）x=（50+300n）cm,n=0,±1,±2,…　（ⅱ）0.1s

B组　提升题组

1.[2019课标Ⅰ,34

（1）,5分]（多选）一简谐横波沿x轴正方向传播,在t=

时刻,该波的波形图如图（a）所示,P、Q是介质中的两个质点。

图（b）表示介质中某质点的振动图像。

下列说法正确的是（　　）

A.质点Q的振动图像与图（b）相同

B.在t=0时刻,质点P的速率比质点Q的大

C.在t=0时刻,质点P的加速度的大小比质点Q的大

D.平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图（b）所示

E.在t=0时刻,质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大

答案　CDE

2.[2019课标Ⅲ,34

（1）,5分]（多选）水槽中,与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。

振动片做简谐振动时,两根细杆周期性触动水面形成两个波源。

两波源发出的波在水面上相遇,在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。

关于两列波重叠区域内水面上振动的质点,下列说法正确的是（　　）

A.不同质点的振幅都相同

B.不同质点振动的频率都相同

C.不同质点振动的相位都相同

D.不同质点振动的周期都与振动片的周期相同

E.同一质点处,两列波的相位差不随时间变化

答案　BDE

3.（2019天津理综,7,6分）（多选）一列简谐横波沿x轴传播,已知x轴上x1=1m和x2=7m处质点的振动图像分别如图1、图2所示,则此列波的传播速率可能是（　　）

A.7m/sB.2m/sC.1.2m/sD.1m/s

答案　BC

4.[2017课标Ⅲ,34

（1）,5分]（多选）如图,一列简谐横波沿x轴正方向传播,实线为t=0时的波形图,虚线为t=0.5s时的波形图。

已知该简谐波的周期大于0.5s。

关于该简谐波,下列说法正确的是（　　）

A.波长为2m

B.波速为6m/s

C.频率为1.5Hz

D.t=1s时,x=1m处的质点处于波峰

E.t=2s时,x=2m处的质点经过平衡位置

答案　BCE

5.[2016课标Ⅲ,34

（1）,5分]（多选）由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。

波源振动的频率为20Hz,波速为16m/s。

已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧,且P、Q和S的平衡位置在一条直线上,P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8m、14.6m。

P、Q开始振动后,下列判断正确的是（　　）

A.P、Q两质点运动的方向始终相同

B.P、Q两质点运动的方向始终相反

C.当S恰好通过平衡位置时,P、Q两点也正好通过平衡位置

D.当S恰好通过平衡位置向上运动时,P在波峰

E.当S恰好通过平衡位置向下运动时,Q在波峰

答案　BDE

6.[2018课标Ⅱ,34

（1）,5分]声波在空气中的传播速度为340m/s,在钢铁中的传播速度为4900m/s。

一平直桥由钢铁制成,某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音,分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00s。

桥的长度为　　　　m。

若该声波在空气中的波长为λ,则它在钢铁中的波长为λ的　　　　倍。

答案　365　

7.[2016课标Ⅱ,34

（2）,10分]一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播,波长不小于10cm。

O和A是介质中平衡位置分别位于x=0和x=5cm处的两个质点。

t=0时开始观测,此时质点O的位移为y=4cm,质点A处于波峰位置;t=

s时,质点O第一次回到平衡位置,t=1s时,质点A第一次回到平衡位置。

求

（ⅰ）简谐波的周期、波速和波长;

（ⅱ）质点O的位移随时间变化的关系式。

答案　（ⅰ）设振动周期为T。

由于质点A在0到1s内由最大位移处第一次回到平衡位置,经历的是

个周期,由此可知

T=4s①

由于质点O与A的距离5cm小于半个波长,且波沿x轴正向传播,O在t=

s时回到平衡位置,而A在t=1s时回到平衡位置,时间相差

s。

两质点平衡位置的距离除以传播时间,可得波的速度

v=7.5cm/s②

利用波长、波速和周期的关系得,简谐波的波长

λ=30cm③

（ⅱ）设质点O的位移随时间变化的关系为

y=Acos

④

将①式及题给条件代入上式得

⑤

解得

φ0=

A=8cm⑥

质点O的位移随时间变化的关系式为

y=0.08cos

（国际单位制）⑦

或y=0.08sin

（国际单位制）

8.[2018课标Ⅰ,34

（2）,10分]一列简谐横波在t=

s时的波形图如图（a）所示,P、Q是介质中的两个质点。

图（b）是质点Q的振动图像。

求

（ⅰ）波速及波的传播方向;

（ⅱ）质点Q的平衡位置的x坐标。

答案　（ⅰ）18cm/s　沿x轴负方向传播　（ⅱ）xQ=9cm

C组　教师专用题组

1.（2018天津理综,8,6分）（多选）一振子沿x轴做简谐运动,平衡位置在坐标原点。

t=0时振子的位移为-0.1m,t=1s时位移为0.1m,则（　　）

A.若振幅为0.1m,振子的周期可能为

s

B.若振幅为0.1m,振子的周期可能为

s

C.若振幅为0.2m,振子的周期可能为4s

D.若振幅为0.2m,振子的周期可能为6s

答案　AD

2.（2017北京理综,15,6分）某弹簧振子沿x轴的简谐运动图像如图所示,下列描述正确的是（　　）

A.t=1s时,振子的速度为零,加速度为负的最大值

B.t=2s时,振子的速度为负,加速度为正的最大值

C.t=3s时,振子的速度为负的最大值,加速度为零

D.t=4s时,振子的速度为正,加速度为负的最大值

答案　A

3.（2017上海单科,10,4分）做简谐运动的单摆,其摆长不变,若摆球的质量增加为原来的

倍,摆球经过平衡位置的速度减为原来的

则单摆振动的（　　）

A.周期不变,振幅不变B.周期不变,振幅变小

C.周期改变,振幅不变D.周期改变,振幅变大

答案　B

4.（2018北京理综,16,6分）如图所示,一列简谐横波向右传播,P、Q两质点平衡位置相距0.15m。

当P运动到上方最大位移处时,Q刚好运动到下方最大位移处,则这列波的波长可能是（　　）

A.0.60mB.0.30mC.0.20mD.0.15m

答案　B

5.（2017天津理综,5,6分）手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动,带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播,示意如图。

绳上有另一质点P,且O、P的平衡位置间距为L。

t=0时,O位于最高点,P的位移恰好为零,速度方向竖直向上,下列判断正确的是（　　）

A.该简谐波是纵波

B.该简谐波的最大波长为2L

C.t=

时,P在平衡位置上方

D.t=

时,P的速度方向竖直向上

答案　C

6.（2016天津理综,7,6分）（多选）在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动,其表达式为y=5sin（

t）,它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻波刚好传播到x=12m处,波形图像如图所示,则（　　）

A.此后再经6s该波传播到x=24m处

B.M点在此后第3s末的振动方向沿y轴正方向

C.波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向

D.此后M点第一次到达y=-3m处所需时间是2s

答案　AB

7.（2015福建理综,16,6分）简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播,波速为v。

若某时刻在波的传播方向上,位于平衡位置的两质点a、b相距为s,a、b之间只存在一个波谷,则从该时刻起,下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是（　　）

答案　D

8.（2015天津理综,3,6分）图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,a、b两质点的横坐标分别为xa=2m和xb=6m,图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图像。

下列说法正确的是（　　）

A.该波沿+x方向传播,波速为1m/s

B.质点a经4s振动的路程为4m

C.此时刻质点a的速度沿+y方向

D.质点a在t=2s时速度为零

答案　D

9.（2014安徽理综,16,6分）一简谐横波沿x轴正向传播,图1是t=0时刻的波形图,图2是介质中某质点的振动图像,则该质点的x坐标值合理的是（　　）

A.0.5mB.1.5mC.2.5mD.3.5m

答案　C

10.[2014课标Ⅱ,34

（1）,5分]（多选）图（a）为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图,P是平衡位置在x=1.0m处的质点,Q是平衡位置在x=4.0m处的质点;图（b）为质点Q的振动图像。

下列说法正确的是（　　）

A.在t=0.10s时,质点Q向y轴正方向运动

B.在t=0.25s时,质点P的加速度方向与y轴正方向相同

C.从t=0.10s到t=0.25s,该波沿x轴负方向传播了6m

D.从t=0.10s到t=0.25s,质点P通过的路程为30cm

E.质点Q简谐运动的表达式为y=0.10sin10πt（国际单位制）

答案　BCE

11.（2016北京理综,15,6分）如图所示,弹簧振子在M、N之间做简谐运动。

以平衡位置O为原点,建立Ox轴。

向右为x轴正方向。

若振子位于N点时开始计时,则其振动图像为（　　）

答案　A

12.（2015四川理综,2,6分）平静湖面传播着一列水面波（横波）,在波的传播方向上有相距3m的甲、乙两小木块随波上下运动,测得两小木块每分钟都上下30次,甲在波谷时,乙在波峰,且两木块之间有一个波峰。

这列水面波（　　）

A.频率是30HzB.波长是3m

C.波速是1m/sD.周期是0.1s

答案　C

13.（2016四川理综,6,6分）（多选）简谐横波在均匀介质中沿直线传播,P、Q是传播方向上相距10m的两质点。

波先传到P,当波传到Q开始计时,P、Q两质点的振动图像如图所示。

则（　　）

A.质点Q开始振动的方向沿y轴正方向

B.该波从P传到Q的时间可能为7s

C.该波的传播速度可能为2m/s

D.该波的波长可能为6m

答案　AD

14.（2015北京理综,15,6分）周期为2.0s的简谐横波沿x轴传播,该波在某时刻的图像如图所示,此时质点P沿y轴负方向运动。

则该波（　　）

A.沿x轴正方向传播,波速v=20m/s

B.沿x轴正方向传播,波速v=10m/s

C.沿x轴负方向传播,波速v=20m/s

D.沿x轴负方向传播,波速v=10m/s

答案　B

15.[2015海南单科,16

（1）,4分]（多选）一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示,质点P的x坐标为3m。

已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s。

下列说法正确的是（　　）

A.波速为4m/s

B.波的频率为1.25Hz

C.x坐标为15m的质点在t=0.6s时恰好位于波谷

D.x坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰

E.当质点P位于波峰时,x坐标为17m的质点恰好位于波谷

答案　BDE

16.（2014四川理综,5,6分）如图所示,甲为t=1s时某横波的波形图像,乙为该波传播方向上某一质点的振动图像,距该质点Δx=0.5m处质点的振动图像可能是（　　）

答案　A

17.[2017江苏单科,12B

（2）]野生大象群也有自己的“语言”。

研究人员录下象群“语言”交流时发出的声音,发现以2倍速度快速播放录音时,能听到比正常播放时更多的声音。

播放速度变为原来的2倍时,播出声波的　　　　（选填“周期”或“频率”）也变为原来的2倍,声波传播速度　　　　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

答案　频率　不变

18.[2015天津理综,9

（2）]某同学利用单摆测量重力加速度。

①为了使测量误差尽量小,下列说法正确的是　　　　。

A.组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球

B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线

C.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动

D.摆长一定的情况下,摆的振幅尽量大

②如图所示,在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1